在工業(yè)生產(chǎn)與日常生活中，過(guò)氧化氫（雙氧水）的應(yīng)用極為廣泛，涉及造紙漂白、醫(yī)療消毒、廢水處理等多個(gè)領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)蒽醌法制備工藝依賴高溫高壓條件，能耗高且存在安全隱患，亟需更環(huán)保、高效的替代方案。近期，清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在《能源與環(huán)境科學(xué)》發(fā)表論文，提出了一種基于木質(zhì)素催化轉(zhuǎn)化的新型過(guò)氧化氫制備技術(shù)，該技術(shù)利用空氣供氧和生物質(zhì)自供電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了安全、低能耗的分布式生產(chǎn)。  

上海國(guó)際環(huán)保展了解到，木質(zhì)素是自然界中儲(chǔ)量豐富的天然高分子聚合物，廣泛存在于植物細(xì)胞壁中，每年全球工業(yè)木質(zhì)素產(chǎn)量高達(dá)數(shù)千萬(wàn)噸，但大多作為廢棄物未被充分利用。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為多孔碳基催化劑，大幅提升了電解效率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該催化體系的雙氧水產(chǎn)率可達(dá)11812毫摩爾/克/小時(shí)，電子利用率超過(guò)95%，展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。 ?

該技術(shù)的核心在于自供電系統(tǒng)的構(gòu)建。研究團(tuán)隊(duì)采用木質(zhì)素燃料電池作為能量來(lái)源，通過(guò)電化學(xué)氧化木質(zhì)素釋放電子，驅(qū)動(dòng)電解池運(yùn)行，而陰極則利用空氣中的氧氣參與反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)雙氧水的持續(xù)生成。整個(gè)系統(tǒng)無(wú)需外部電源，僅需通入空氣即可運(yùn)行，大幅降低了能耗與設(shè)備復(fù)雜度。  

上海國(guó)際環(huán)保展了解到，相較于傳統(tǒng)蒽醌法，這一新工藝具有顯著優(yōu)勢(shì)：首先，反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行，避免了高溫高壓帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)；其次，無(wú)需依賴氫氣作為原料，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)過(guò)程中的安全隱患；此外，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)雙氧水的原位生產(chǎn)，減少運(yùn)輸和儲(chǔ)存環(huán)節(jié)的成本與風(fēng)險(xiǎn)，尤其適用于分布式應(yīng)用場(chǎng)景。 ?

盡管該技術(shù)前景廣闊，但實(shí)際應(yīng)用仍面臨若干挑戰(zhàn)。例如，堿性電解液中的雙氧水分離效率有待提升，木質(zhì)素燃料電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性需進(jìn)一步優(yōu)化，同時(shí)還需開(kāi)發(fā)適用于復(fù)雜環(huán)境的便攜式設(shè)備。研究團(tuán)隊(duì)表示，未來(lái)將重點(diǎn)突破這些技術(shù)瓶頸，并探索生物質(zhì)燃料電池在能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)用。  

該研究的突破不僅為雙氧水綠色生產(chǎn)提供了新思路，也為生物質(zhì)資源的高值化利用開(kāi)辟了新途徑。隨著技術(shù)的不斷完善，未來(lái)或可實(shí)現(xiàn)“以生物質(zhì)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)”的可持續(xù)化工模式，推動(dòng)工業(yè)體系向低碳化、分布式方向轉(zhuǎn)型。

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